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本文章纯属整合了一些约克瑟夫环的解法,均为C语言(毕竟还是小白),很多解法都是有出处的(均留了链接),只是暂时发表一篇试试水。如有侵权请留言。
约克瑟夫环的描述
约瑟夫环问题的具体描述是: 设有编号为1,2,3,..,n的n个(n>0)个人围成一个圈,从第1个人开始报数,报到m时停止报数,报m的人出圈,才从他的下一个人起重新报数,报到m时停止报数,报m的出圈,……,如此下去,直到所有人都出列。当 任意给定n和m后,设计算法求n个人出圈的次序。
No.1
话不多说,上代码
#include <stdio.h>
int main()
{
int n,m,i,s=0;
printf("input N,M = ");
scanf("%d%d",&n,&m);
for (i = 2; i <= n; i++)
{
s = (s + m)%i;
}
printf("\nThe winner is %d\n",s+1);
return 0;
此法及其神奇,我想了半天的题,硬生生没出来是个什么玩意儿, 它这么简短就给码了出来,还没反应过来,人家已经win了。(此法偏向于迭代,无穷套娃)
神奇的思路
为了讨论方便,先把问题稍微改变一下,并不影响原意:
问题描述:n个人(编号0~(n-1)),从0开始报数,报到**(m-1)**的退出,剩下的人继续从0开始报数。求胜利者的编号。
我们知道第一个人(编号一定是m%n-1) 出列之后,剩下的n-1个人组成了一个新的约瑟夫环(以编号为k=m%n的人开始):
(Tip:取余要是没看过的可能很难想到,除了大佬,取余是为了让他报数的 时候重新回到第一个人,就类似于循环链表的感觉)
k k+1 k+2 ... n-2, n-1, 0, 1, 2, ... k-2并且从k开始报0。 现在我们把他们的编号做一下转换:
k --> 0
k+1 --> 1
k+2 --> 2
...
...
k-2 --> n-2
k-1 --> n-1
细心的你一定会发现:变换后就完完全全成为了(n-1)个人报数的子问题。
假如我们知道这个子问题的解:例如x是最终的胜利者,那么根据上面这个表把这个x变回去不刚好就是n个人情况的解吗?!!变回去的公式很简单,相信大家都可以推出来:x'=(x+k)%n
你推出来了吗?(我不会啊)
如何知道(n-1)个人报数的问题的解?对,只要知道(n-2)个人的解就行了。(n-2)个人的解呢?当然是先求(n-3)的情况 ---- 这显然就是一个倒推问题!好了,思路出来了,下面写递推公式:
令f[i]表示i个人玩游戏报m退出最后胜利者的编号,最后的结果自然是f[n]
So, 递推公式:
f[1]=0;
f[i]=(f[i-1]+m)%i; (i>1)
实际上也就是f(n-1)与f(n)报数的编号相差了m;给个例子体会一下: 假设n=10,m=3;
(1)开始报数,第一个数到 3 的人为 3 号,3 号出圈。
1, 2, 【3】, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10。
(2)从4号重新从1开始计数,则接下来数到3的人为6号,6号出圈。
1, 2, 【3】, 4, 5, 【6】, 7, 8, 9, 10。
6-3=m;
有了这个公式,我们要做的就是从1到n顺序算出f[i]的数值,最后结果是f[n]。因为实际生活中编号总是从1开始,我们输出f[n]+1 由于是逐级递推,不需要保存每个f[i]。
以上来源链接参考:link
递推的理解版
include <stdio.h>
int Joseph(int n,int m)/*计算约瑟夫环的递归函数*/
{
if(n <= 1 || m <= 1)//设置游戏人数限定值
return -1;
if(n == 2)//设置边界值
{
if(m % 2 == 0)
return 1;
else
return 2;
}
else
{
return (Joseph(n-1,m) + m-1) % n+1;//递归调用
}
}
int main()
{
int n,m,x;
scanf("%d %d",&n,&m);
x=Joseph(n,m);
printf("最后一个数为:%d\n",x);
return 0;
}
No.2
采用链表的方法: Code By Eric Yang 2009 点我进入原链接
代码如下:(输出的为出圈顺序)
7 #include <stdio.h>
8 #include <stdlib.h>
9
10 // 链表节点
11 typedef struct _RingNode
12 {
13 int pos; // 位置
14 struct _RingNode *next;
15 }RingNode, *RingNodePtr;
16
17 // 创建约瑟夫环,pHead:链表头指针,count:链表元素个数
18 void CreateRing(RingNodePtr pHead, int count)
19 {
20 RingNodePtr pCurr = NULL, pPrev = NULL;
21 int i = 1;
22 pPrev = pHead;
23 while(count > 0)
24 {
25 pCurr = (RingNodePtr)malloc(sizeof(RingNode));
26 i++;
27 pCurr->pos = i;
28 pPrev->next = pCurr;
29 pPrev = pCurr;
30 }
31 pCurr->next = pHead; // 构成环状链表
32 }
33
34 void PrintRing(RingNodePtr pHead)
35 {
36 RingNodePtr pCurr;
37 printf("%d", pHead->pos);
38 pCurr = pHead->next;
39 while(pCurr != NULL)
40 {
41 if(pCurr->pos == 1)
42 break;
43 printf("\n%d", pCurr->pos);
44 pCurr = pCurr->next;
45 }
46 }
47
48 void KickFromRing(RingNodePtr pHead, int m)
49 {
50 RingNodePtr pCurr, pPrev;
51 int i = 1; // 计数
52 pCurr = pPrev = pHead;
53 while(pCurr != NULL)
54 {
55 if (i == m)
56 {
57 // 踢出环
58 printf("\n%d", pCurr->pos); // 显示出圈循序
59 pPrev->next = pCurr->next;
60 free(pCurr);
61 pCurr = pPrev->next;
62 i = 1;
63 }
64 pPrev = pCurr;
65 pCurr = pCurr->next;
66 if (pPrev == pCurr)
67 {
68 // 最后一个
69 printf("\n%d", pCurr->pos); // 显示出圈循序
70 free(pCurr);
71 break;
72 }
73 i++;
74 }
75 }
76
77 int main()
78 {
79 int m = 0, n = 0;
80 RingNodePtr pHead = NULL;
81 printf("---------------Josephus Ring---------------\n");
82 printf("N(person count) = ");
83 scanf("%d", &n);
84 printf("M(out number) = ");
85 scanf("%d", &m);
86 if(n <= 0 || m <= 0)
87 {
88 printf("Input Error\n");
89 system("pause");
90 return 0;
91 }
92 // 建立链表
93 pHead = (RingNodePtr)malloc(sizeof(RingNode));
94 pHead->pos = 1;
95 pHead->next = NULL;
96 CreateRing(pHead, n);
97 #ifdef _DEBUG
98 PrintRing(pHead);
99 #endif
100
101 // 开始出圈
102 printf("\nKick Order: ");
103 KickFromRing(pHead, m);
104 printf("\n");
105 system("pause");
106 return 0;
107 }
看完以上两个代码,你肯定晕的差不多了。
来个简单的吧~~~
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
typedef struct node
{
int number; //数据域,存储编号
struct node*next;
}Node;
Node * createNode(int x) //创建链表结点
{
Node*p;
p = (Node*)malloc(sizeof(Node));
p->number = x; //将链表结点的数据域赋值为编号
p->next = NULL;
return p;
}
//创建循环链表
Node* createJoseph (int n)
{
Node *head,*p,*q;
int i;
for(i=1; i<=n; i++)
{
p = createNode(i); //创建链表节点,并finish赋值操作
if (i == 1) //若为头结点
head = p;
else
q->next = p;
q = p;
}
q->next = head; //末尾结点指向头结点,构成循环链表
return head;
}
void runJoseph (int n,int m)
{
Node *p,*q;
p = createJoseph(n); //创建一个链表环
int i;
while(p->next != p) //若链表数目>1
{
for(i=1; i<m-1; i++) //begin计数
p = p->next;
//第m个人出圈
q = p->next; //q指向出圈的那个人
p->next = q->next;
p = p->next;
// printf("%d--",q->number);
free(q);
}
printf("winner=%d\n",p->number);
}
int main (){
int n,m;
scanf("%d%d",&n,&m);
runJoseph(n,m);
return 0;
}
接下来,再来理清一下思路吧。(大佬可止步了)
No.3
报到T的人出圈,怎么表示出圈?要么删除对应的标号,其他的标号前移(如果是数组结构,要依次移动元素,效率低;如果是链表,删除结点也比较麻烦); 要么设定状态标志位(声明一个状态数组status[N],status[i] ==0时表示未出圈,出圈时将对应第i号人的status置为出圈的次数; 即status[i]=count)
解决了表示出圈的问题,那如何出圈?如果报数T大于总人数N时, 数组越界问题--->(索引 % 链表长度 进行取余操作) 需要取余才能将报号的范围限制在标号为0~N-1中。
流程如下:
while(出圈人数<总人数)
{
从start下标依次查找status为0的下标(需要保存start下标)
计数
判断计数是否等于T
若计数等于T
出圈,更新对应下标的status,出圈人数加1
}
核心代码如下:
void joseph()
{
int T,N;
scanf("%d%d",&T,&N);
//T为出列周期,N为N个人,即环的元素个数
int status[1000];
memset(status,0,sizeof(status));
int start,end;
start = -1;
int count = 0;
while(count<N)
{
int i=0;
while(1)
{
start = (start+1) % N;
if(status[start] == 0)
{
i++;
}
if(i == T)
{
++count;
status[start]=count;
break;
}
}
}
for(int k=0;k<N;k++)
printf("%d",status[k]);
}
说明:本段为CSDN博主「keepupblw」的原创文章 链接:点我
此方法是真的不理解(orz)
有个公众号的挺容易理解---> <五分钟学算法>
复制粘贴 我理解了 --->
#include <stdio.h>
#define N 100000 //记录玩游戏最大人数
int flag[N]={0}; //全部初始化
int main (){
int n=0,m=0;
scanf("%d%d",&n,&m); //玩游戏的人数n和出圈的数m
int i=0;
int count = 0; //记录已经出圈的人数
int num = 0; //报数器
for(i=1;i<=n;i++)
flag[i] = 1; //所有人入圈,标志位为1即为在圈内
while(count < n-1){
for(i=1; i<=n; i++){
if(1 == flag[i]){ //在未出圈的人中计数
num++;
if(num == m){
//此人数到m就出圈
count++; //出圈人数加一
flag[i] = 0; //标志位赋值为0
num = 0; //报数器清0;
}
if(count == n-1)
break;
}
}
}
for(i=1; i<=n; i++)
if(1 == flag[i])
printf("winner=%d\n",i);
return 0;
}
No.4
#include<stdio.h>
int main()
{
int m,n,i,j,k=0,a[100]={0};
scanf("%d%d",&n,&m);
if(n>=1&&m<=1000000)
{
for(i=0;i<n;i++)
a[i]=i+1;
while(n>1) {
i=(i+m-1)%n;
//待删除的项的下标,+(m-1)是从删除的元素后又从一开始报数, 隔了m-1个,取余是使人数成环
k++;
for(j=i+1;j<n;j++)
a[j-1]=a[j];
n--;
if(i==n) i=0;
}
}
printf("%d\n",a[i]);
return 0;
}
原文:点这儿
类似的还有:
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#define N 100
int main()
{
int m, n, i, j, k = 0;
scanf("%d",&n);
scanf("%d",&m);
int a[N] = {0};
for(i = 0; i < n; i++)
a[i] = i+1;
while (n > 1)
{
k=(k+m-1)%n;
//k是报m的位置,也是下一轮报数的起点。变量只能用k, 因为只有k=0被初始化过
if (k<n-1){
for (j=k+1;j<=n-1;j++) //如果k如果在中间,则要删除A[k]
a[j-1]=a[j];
}
else k=0; //如果k在末尾,则下一个报数的是0位置
i=k; //因为最后的输出是a[i],所以i就是k
n-=1;
/********** End **********/
}
printf("最后一个出列的是%d", a[i]);
return 0;
写在后边:以上文章内容纯属自己的一个归类,源代码均附上了原作者的链接,如有不妥,请留言删除。